DE4203752A1 - Hoehenverstellbare seitenglasscheibe fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Autoglasscheibe, insbesondere eine höhenverstellbare Seitenscheibe, aus Verbundglas aus zwei jeweils thermisch vorgespannten und mittels einer thermoplastischen Zwischenschicht miteinander verbundenen Einzelglasscheiben.

Eine versenkbare Autoglasscheibe dieser Art ist aus dem DE-GM 89 10 916 bekannt. Bei dieser bekannten Seiten­ scheibe hat die äußere Einzelglasscheibe der Verbundglas­ scheibe eine Dicke von 3 bis 4 mm und weist insgesamt die übliche Vorspannung einer Einscheibensicherheitsglas­ scheibe auf. Die innere Einzelglascheibe der Verbundglas­ scheibe hat eine Dicke von 1,5 bis 2,5 mm und weist keine oder eine nur geringe Vorspannung auf. Die innere Einzel­ glasscheibe hat außerdem kleinere Abmessungen als die äu­ ßere, vorgespannte Glasscheibe, und der überstehende Randbereich der vorgespannten äußeren Glasscheibe dient für die Führung der Verbundglasscheibe in den Führungs­ schienen des Fensterrahmens. Die beiden Einzelglasschei­ ben sind miteinander mit Hilfe einer 0,8 bis 2,0 mm dicken Folie aus thermoplastischem Kunststoff verbunden.

Diese bekannte Glasscheibe ist infolge ihres Aufbaus in hohem Maße einbruchhemmend und weist außerdem eine hohe Schalldämmung auf. Die einbruch- und durchbruchhemmende Wirkung beruht einerseits auf der verhältnismäßig dicken thermoplastischen Zwischenschicht und andererseits dar­ auf, daß die nicht oder nur gering vorgespannte innere Einzelglasscheibe auch bei Zerstörung der äußeren vorge­ spannten Glasscheibe infolge der dicken Zwischenschicht nicht zerstört wird, oder im Fall der Zerstörung nur in sehr große Bruchstücke zerbricht, so daß die Fensteröff­ nung in jedem Fall geschlossen bleibt. Das bedeutet aber, daß auch in den Fällen, in denen die Möglichkeit des Durchbruchs der Seitenscheiben erwünscht ist, nämlich im Fall eines Unfalls, die hohe Widerstandsfähigkeit dieser bekannten Seitenscheibe einen raschen Durchbruch und da­ mit insbesondere einen schnellen Zugang zu den Fahr­ zeuginsassen verhindert.

Zum nicht vorveröffentlichten Stand der Technik gehört die DE-P 40 27 035. In dieser Patentanmeldung ist eine Autoglasscheibe aus Verbundglas beschrieben, bei der jede Einzelglasscheibe eine Dicke von 2,0 bis 3,0 mm und eine im Vergleich zu der Vorspannung von Einscheibensicher­ heitsglas geringere und über die Scheibenfläche unter­ schiedliche Vorspannung aufweist derart, daß umlaufend im Randbereich die mittlere Zugspannung im Kern um 5 bis 15% niedriger ist als die bei der jeweiligen Scheibendicke für ein normengerechtes Bruchverhalten erforderliche Zug­ spannung, und daß im Bereich der Scheibenfläche innerhalb dieses Randbereichs die mittlere Zugspannung im Kern um 20 bis 40% niedriger ist als die bei der jeweiligen Scheibendicke für ein normengerechtes Bruchverhalten er­ forderliche Zugspannung.

Entsprechend dieser geringeren und bezogen auf den Rand­ bereich und auf das Mittelfeld unterschiedlichen Vorspan­ nungen sollen bei diesen zum nicht vorveröffentlichten Stand der Technik gehörenden Verbundglasscheiben die Zug­ spannungen im Kern bei einer Dicke der Einzelglasscheiben von 2,0 mm im Randbereich 54 bis 76 MN/m² betragen und sich mit zunehmender Dicke auf 46,7 bis 71,2 MN/m² bei einer Glasscheibendicke von 3 mm linear verringern, und im Mittelfeld bei einer 2 mm dicken Glasscheibe 38 bis 64 MN/m² betragen und mit zunehmender Dicke sich bis auf 33 bis 60 MN/m² bei einer Glasscheibendicke von 3,0 mm li­ near verringern.

Eine Verbundglasscheibe mit diesem Spannungsaufbau der Einzelglasscheiben hat die vorteilhafte Eigenschaft, daß, verglichen mit einer Verbundglasscheibe aus voll vorge­ spannten Einzelglasscheiben, die Festigkeit im Mittelfeld der Verbundglasscheibe so weit herabgesetzt ist, daß im Notfall die Verbundglasscheibe von außen eingedrückt und damit die Fensteröffnung verhältnismäßig schnell freige­ legt werden kann. Während das Mittelfeld beider Einzel­ glasscheiben der Verbundglasscheibe dabei in sehr grobe Bruchstücke zerbricht, zerfällt der Randbereich in ver­ hältnismäßig kleine Bruchstücke, was die Herauslösung der Verbundglasscheibe aus ihrer Einfassung erleichtert. Die Herabsetzung der Festigkeit im Mittelfeld hat außerdem bei Aufprallunfällen eine günstige Wirkung auf die biome­ chanischen Eigenschaften der Verbundglasscheibe, während die demgegenüber höhere Vorspannung in der Randzone die günstige Wirkung hat, daß die Verbundglasscheibe den hö­ heren mechanischen Beanspruchungen im Randbereich pro­ blemlos standhält.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine insbesondere als hö­ henverstellbare Seitenscheibe verwendbare Autoscheibe dieser Art unter dem Gesichtspunkt der Sicherheitseigen­ schaften weiter zu verbessern.

Die erfindungsgemäße Verbundglasscheibe zeichnet sich da­ durch aus, daß jede der beiden Einzelglasscheiben eine Dicke von 1,5 bis 3,0 mm und eine im Vergleich zu der Vorspannung von Einscheibensicherheitsglas geringere und über die Scheibenfläche unterschiedliche Vorspannung auf­ weist derart, daß umlaufend im Randbereich die mittlere Zugspannung im Kern um 15 bis 65% geringer ist als die bei der jeweiligen Scheibendicke für ein normengerechtes Bruchverhalten erforderliche Zugspannung, und daß im Be­ reich der Scheibenfläche innerhalb dieses Randbereichs die mittlere Zugspannung im Kern um 40 bis 70% geringer ist als die bei der jeweiligen Scheibendicke für ein nor­ mengerechtes Bruchverhalten erforderliche Zugspannung.

Es hat sich gezeigt, daß bei Verbundglasscheiben mit der­ art weiter verringerten Vorspannungswerten einerseits die erhöhte Festigkeit in der Randzone den praktischen Anfor­ derungen durchaus genügt, andererseits aber die biomecha­ nischen Eigenschaften und die Möglichkeit, im Notfall die Glasscheibe ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen einzu­ drücken, weiter verbessert werden. Ferner hat es sich ge­ zeigt, daß die erfindungsgemäße weitere Verringerung der Vorspannung auch insoweit vorteilhaft ist, als dadurch die nornalerweise nur schwierig zu realisierende Vorspan­ nung von Glasscheiben mit einer Dicke von unterhalb 2 mm vereinfacht wird, so daß nunmehr auf verhältnismäßig ein­ fache Weise Verbundglasscheiben mit noch geringerer Ge­ samtdicke hergestellt werden können.

Es versteht sich, daß im Randbereich der Glasscheiben die Zugspannungszone im Kern nicht bis unmittelbar an die Um­ fangsfläche der Glasscheibe heranreichen darf, weil das eine hohe Kantenempfindlichkeit der Glasscheibe zur Folge hätte. Im unmittelbaren Randbereich, das heißt in einer Zone, deren Breite etwa der ein- bis zweifachen Scheiben­ dicke entspricht, müssen über die gesamte Scheibendicke Druckspannungen herrschen, was in der Regel dadurch er­ reicht wird, daß die Glasscheiben auch auf den Umfangs­ flächen beschleunigt abgekühlt werden. Der erfindungsge­ mäß definierte Randbereich mit Zugspannungen im Kern der Glasscheibe ist also derjenige Randbereich, der sich an den schmalen unmittelbaren Randbereich anschließt.

Unter Berücksichtigung der Dicke der Einzelglasscheiben, die erfindungsgemäß mit einer definierten Vorspannung versehen sind, betragen die Zugspannungen im Kern der Glasscheibe im Randbereich bei einer Glasscheibendicke von 1,5 mm 27,5 bis 57 MN/m² und verringern sich mit zu­ nehmender Dicke der Glasscheibe linear bis auf 20 bis 47 MN/m² bei einer Glasscheibendicke von 3 mm, während die Zugspannungen im Kern der Glasscheibe im Mittelfeld der Glasscheibe bei einer Glasscheibendicke von 1,5 mm 25 bis 42 MN/m² betragen und sich mit zunehmender Glasscheiben­ dicke linear bis auf 17,5 bis 33 MN/m² verringern.

Nimmt man an, daß zwischen den Zugspannungen im Kern und den Druckspannungen in den Oberflächen der Glasscheibe ein Verhältnis der absoluten Zahlenwerte von etwa 1:2 be­ steht, dann ergibt sich daraus, daß die Druckspannungen an der Oberfläche im Randbereich sich von 55 bis 114 MN/m² bei 1,5 mm dicken Glasscheiben bis auf 40 bis 94 MN/m² bei 3 mm dicken Glasscheiben, und im Mittelfeld sich von 50 bis 84 MN/m² bei 1,5 mm dicken Glasscheiben bis auf 35 bis 66 MN/m² bei 3 mm dicken Glasscheiben je­ weils linear verringern.

Bei Autoglasscheiben handelt es sich in der Regel um ge­ bogene Glasscheiben. Da die Einzelglasscheiben jeweils getrennt vorgespannt werden müssen, müssen im Gegensatz zu dem üblichen Herstellverfahren von Verbundglasscheiben die Einzelglasscheiben auch einzeln gebogen werden. Das stellt besondere Anforderungen an die Präzision und Wie­ derholbarkeit der für den erfindungsgemäßen Zweck verwen­ deten Biegeverfahren. Der sich an den Biegeprozeß an­ schließende Vorspannprozeß ist dabei so zu führen, daß im Randbereich der Glasscheibe eine um soviel stärkere Küh­ lung erfolgt, daß hier die gewünschten, im Vergleich zum Mittelfeld der Glasscheiben höheren Vorspannungswerte er­ reicht werden.

Sehr dünne Einzelglasscheiben lassen sich mit besonderem Vorteil nach einem Preßbiegeverfahren biegen und vorspan­ nen, bei dem das Biegen und gleichzeitige Vorspannen mit Hilfe gekühlter Preßformen erfolgt, und bei dem die Rand­ zonen einer stärkeren Kühlung unterworfen werden. Ein Verfahren dieser Art und geeignete Vorrichtungen hierfür sind in den EP 02 77 074 und 04 04 677 im einzelnen be­ schrieben.

Die Breite der stärker vorgespannten Randzone soll maxi­ mal etwa 3 cm betragen, vorzugsweise etwa 1 bis 2 cm.

Für die thermoplastische Zwischenschicht der Verbundglas­ scheibe haben sich übliche Folien aus Polyvinylbutyral von beispielsweise 0,76 mm Dicke, sowie entsprechende Fo­ lien aus thermoplastischem Polyurethan, wie sie im Handel erhältlich sind, bewährt. Gegebenenfalls ist es auch mög­ lich, derartige thermoplastische Folien mit einer han­ delsüblichen Dicke von 0,38 mm zu verwenden. Die Glas­ scheiben können zur Erhöhung der Wärmestrahlenabsorption in der Masse eingefärbt und/oder mit wärmestrahlenreflektierenden Oberflächenschichten verse­ hen sein.

Die Zugspannungen im Kern der Glasscheiben lassen sich mit Hilfe des Laser-Streulichtverfahrens messen, wie es in der Veröffentlichung "XV INTERNATIONAL CONGRESS ON GLASS, Leningrad 1989, PROCEEDINGS, Volume 3 b, S. 217-220", beschrieben wurde.

Die erfindungsgemäße Spannungsstruktur läßt sich beim Vorspannen mit Blasluft mit den bekannten Vorspannein­ richtungen erzeugen, indem die Verfahrensparameter wie Luftdruck und Abstand der Blasdüsen von der Glasscheibe sowie die geometrische Ausgestaltung der Blaskästen ent­ sprechend dem jeweils erzielten Bruchbild so lange vari­ iert werden, bis die gewünschten Spannungswerte erreicht sind. Dabei muß durch geeignete Maßnahmen dafür gesorgt werden, daß die Wärmeabfuhr im Randbereich der Glasschei­ ben entsprechend größer ist als im Bereich der Scheiben­ fläche. Bei einer mit den so ermittelten Ver­ fahrensparametern hergestellten Einzelglasscheibe können dann die Spannungen im Mittelfeld und im Randbereich mit Hilfe des Laser-Streulichtverfahrens gemessen und die endgültige Feineinstellung der Verfahrensparameter vorge­ nommen werden.

In der Zeichnung ist eine Verbundglasscheibe 1 mit den erfindungsgemäßen Merkmalsn in einer perspektivischen An­ sicht dargestellt. Die Verbundglasscheibe 1 hat eine leicht zylindrisch gebogene Form und dient als heb- und senkbar gelagerte Türfensterscheibe. Sie besteht aus der inneren Einzelglasscheibe 2 und der äußeren Einzelglas­ scheibe 3, die mit Hilfe einer 0,76 mm dicken Zwischen­ schicht 4 aus Polyvinylbutyral unter Anwendung von Wärne und Druck miteinander verbunden sind.

Die beiden Einzelglasscheiben 2 und 3 werden einzeln mit der in der europäischen Patentanmeldung 04 04 677 be­ schriebenen wassergekühlten Presse gebogen und gleichzei­ tig vorgespannt. Die durch die Preßwerkzeuge auf den Randbereich und auf das Mittelfeld der Glasscheibe aus­ geübte unterschiedliche Kühlwirkung wird dabei durch ent­ sprechende Gestaltung der Preßwerkzeuge bzw. durch Anord­ nung und Dimensionierung der gekühlten Zonen der Preß­ werkzeuge erreicht.

Die so gebogenen und vorgespannten Einzelglasscheiben 2 und 3 haben jeweils eine Dicke von 2,1 mm und weisen die erfindungsgemäße Spannungsstruktur auf. In der unmittel­ baren Randzone 5, deren Breite b etwa 3 mm beträgt, herr­ schen über die gesamte Scheibendicke, das heißt also auch in der Mittelebene der Einzelglasscheiben, ausschließlich Druckspannungen. In dem sich an diese Randzone 5 an­ schließenden umlaufenden Randbereich 6, dessen Breite 8 etwa 1,5 cm beträgt, betragen die mittleren Zugspannun­ gen im Kern etwa 38 MN/m², und im Mittelfeld 7 innerhalb des Randbereichs 6 betragen die Zugspannungen im Kern etwa 33 MN/m². Die Verbundglasscheibe 1 hat sowohl hin­ sichtlich ihrer serienmäßigen Herstellbarkeit als auch hinsichtlich ihrer Verkehrs- und Unfallsicherheit aus biomechanischer Sicht hervorragende Eigenschaften.

Claims (3)

1. Autoglasscheibe, insbesondere höhenverstellbare Sei­ tenscheibe, aus Verbundglas aus zwei jeweils ther­ misch vorgespannten und mittels einer thermoplasti­ schen Zwischenschicht miteinander verbundenen Ein­ zelglasscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Einzelglasscheiben eine Dicke von 1,5 bis 3,0 mm und eine im Vergleich zu der Vorspannung von Einscheibensicherheitsglas niedrigere und über die Scheibenfläche unterschiedliche Vorspannung aufweist derart, daß umlaufend im Randbereich die mittlere Zugspannung im Kern um 15 bis 65% geringer ist als die bei der jeweiligen Scheibendicke für ein normen­ gerechtes Bruchverhalten erforderliche Zugspannung, und daß im Bereich der Scheibenfläche innerhalb die­ ses Randbereichs die mittlere Zugspannung im Kern um 40 bis 70% geringer ist als die bei der jeweiligen Scheibendicke für ein normengerechtes Bruchverhalten erforderliche Zugspannung.

2. Autoglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einer Dicke der Einzelglasscheiben von 1,5 mm im Randbereich der Glasscheiben die Zug­ spannungen im Kern 27 bis 57 MN/m² betragen und mit zunehmender Dicke der Glasscheibe sich bis auf 20 bis 47 MN/m² bei einer Glasscheibendicke von 3 mm linear verringern, und daß im Mittelfeld der Glas­ scheiben die Zugspannungen im Kern bei einer 1,5 mm dicken Glasscheibe 25 bis 42 MN/m² betragen und mit zunehmender Dicke der Glasscheibe sich bis auf 17,5 bis 33 MN/m² bei einer Glasscheibendicke von 3 mm linear verringern.

3. Autoglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Einzelglasscheiben jeweils eine Dicke von etwa 2,1 mm, im Randbereich Zugspannungen im Kern in Höhe von etwa 38 MN/m² und im Mittelfeld Zugspannungen im Kern in Höhe von etwa 33 MN/m² auf­ weisen.